JP6218281B2 - 樹脂付着金属顔料 - Google Patents
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Description
しかしながら、何らの表面処理も施されていないアルミニウム顔料は、金属感や意匠性が高い反面、塗料や印刷インキの樹脂系によっては、塗膜中で樹脂との密着性が低く、例えばセロハンテープ剥離による密着性試験を行った場合に、多量に剥離してしまうという欠点を有している。
例えば、特許文献1には、アルミニウム顔料の優れた金属光沢、意匠性を維持しながら、塗料用、印刷インキ用の顔料として使用したとき、樹脂との密着性においても優れたメタリック塗膜を与えることができるアルミニウム顔料及びその製造方法が開示されている。
すなわち、本発明は以下の通りである。
(A)金属顔料:100質量部と、
(B)樹脂:0.1〜2質量部と、
を、含有する樹脂付着金属顔料であって、
前記(B)樹脂は、
(C)ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマーを反応させたものであり、
(C)ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマーは、85質量%以上の炭素数10以下のラジカル重合性不飽和カルボン酸を含む、樹脂付着金属顔料。
〔2〕
前記(A)金属顔料が、アルミニウム顔料である、前記〔1〕に記載の樹脂付着金属顔
料。
〔3〕
前記〔1〕又は〔2〕に記載の樹脂付着金属顔料を含有する塗料。
〔4〕
前記〔1〕又は〔2〕に記載の樹脂付着金属顔料を含有するインキ。
本実施形態の樹脂付着金属顔料は、
(A)金属顔料:100質量部と、
(B)樹脂:0.1〜2質量部と、
を、含有する。
前記(B)樹脂は、
(C)ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマーを反応させたものであり、
(C)ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマーは、80質量%を超える炭素数10以下のラジカル重合性不飽和カルボン酸を含む。
樹脂付着金属顔料の「付着」とは、単に金属顔料と樹脂が混ざっていることのみを意味するのではなく、「金属顔料」と「樹脂」との間に相互作用が有る状態のことを意味する。
相互作用としては、例えば、化学結合、水素結合、イオン結合、ファンデルワールス力等が挙げられる。
なお、金属顔料に対する樹脂の付着については、例えば、以下の方法で確認できる。
金属顔料を有機溶剤に分散し、ろ過することで、金属顔料に付着していない樹脂を除去し、その後、溶剤分を揮発させることにより、金属顔料に樹脂が付着している状態の粒子が得られる(E1)。
次に(E1)を電気炉等で処理し、金属顔料に付着している樹脂を除去し、金属顔料のみの状態にする(E2)。
前記(E1)と前記(E2)の質量差を算出することにより、樹脂付着の有無が確認できる。
電気炉等で、金属顔料に付着している樹脂を除去する際の条件は、樹脂の分子量や架橋密度によって異なるが、例えば、350℃の温度条件下で2時間の処理を行う方法が挙げられる。
本実施形態の樹脂付着金属顔料に用いる(A)金属顔料としては、以下に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム、亜鉛、鉄、マグネシウム、銅、ニッケル、のような卑金属粉末、及びそれらの合金粉末が挙げられる。
特に、メタリック用顔料として多用されているアルミニウム粉末が好ましい。
当該(A)金属顔料としては、表面光沢性、白度、光輝性等、メタリック用顔料に要求される表面性状、粒径、形状を有するものが好ましい。
(A)金属顔料の形状としては、粒状、板状、塊状、鱗片状等の種々の形状が挙げられるが、塗膜に優れたメタリック感、輝度を付与するためには、鱗片状であることが好ましい。例えば、0.001〜1μmの範囲の厚さを有し、1〜100μmの範囲の長さ又は幅を有するものが好ましい。
(A)金属顔料のアスペクト比は、10〜20000の範囲にあることが好ましい。ここで、アスペクト比とは、鱗片状の金属顔料の平均長径を金属顔料の平均厚さで割った値である。
また、(A)金属顔料としてアルミニウム粉末を用いる場合、アルミニウム粉末の純度は特に限定するものではないが、塗料用として用いる場合、純度99.5%以上であることが好ましい。
(A)金属顔料は、公知の方法、例えば国際公開公報WO99/54074に記載された製造方法で得ることができるが、通常ペースト状態で市販されており、これを用いることもできる。
本実施形態の樹脂付着金属顔料に用いる(B)樹脂は、(C)ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマーを反応させて得られるものである。
ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマーは、80質量%を超える炭素数10以下のラジカル重合性不飽和カルボン酸を含有する。これにより、密着性と隠ぺい性の両立が図られる。
ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマー中の炭素数10以下のラジカル重合性不飽和カルボン酸の含有量は、85質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。
以下に限定されるものではないが、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル類の他、アミド基含有ビニル単量体、水酸基含有ビニル系単量体、エポキシ基含有ビニル単量体、カルボニル基含有ビニル単量体、アニオン型ビニル単量体、リン酸またはホスホン酸のモノ、またはジエステル、シリル基を有するビニル単量体を挙げることができる。
(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ドデシル等が挙げられる。
このほか、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジ−トリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジ−ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジ−ペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジ−ペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートモノプロピオネートなども挙げられる。
なお、本明細書中で、(メタ)アクリルとはメタアクリル又はアクリルを簡便に表記したものである。
(B)樹脂の含有量は、密着性の観点から0.1質量部以上とし、光沢、意匠性の観点から2質量部以下とする。
(B)樹脂の含有量は、(A)金属顔料100質量部に対して0.2〜1.9質量部であることが好ましい。
本実施形態の樹脂付着金属顔料を製造する際には、重合開始剤を用いることが好ましい。
本実施形態の樹脂付着金属顔料の製造方法については、後述する。
重合開始剤は、一般に、ラジカル発生剤として知られるものであり、その種類は特に制限されない。
重合開始剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルパーオキサイド、ビス−(4−t−ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート等のパーオキサイド類、2,2’−アゾビス−イソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物が挙げられる。
重合開始剤の使用量は、(C)ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマーの反応速度によってそれぞれ調整されるため特に限定されないが、(A)金属顔料100質量部に対して、0.1質量部〜25質量部が好ましい。
本実施形態の樹脂付着金属顔料は、後述するように、金属顔料を所定の有機溶剤中に分散後、上述した(C)ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマーとともに、反応生成物の分子量を制御する目的で、連鎖移動剤を添加してもよい。
当該連鎖移動剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタンのようなアルキルメルカプタン類;ベンジルメルカプタン、ドデシルベンジルメルカプタンのような芳香族メルカプタン類;チオリンゴ酸のようなチオカルボン酸又はそれらの塩、若しくはそれらのアルキルエステル類、又はポリチオール類、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、ジ(メチレントリメチロールプロパン)キサントゲンジスルフィド及びチオグリコール、さらにはα−メチルスチレンのダイマー等のアリル化合物等が挙げられる。
これら連鎖移動剤の使用量は、(B)樹脂に対して好ましくは0.001〜30質量%、より好ましくは0.05〜10質量%の範囲で用いることができる。
本実施形態の樹脂付着金属顔料は、未処理の金属顔料を有機溶剤中に分散後、加温し、攪拌しながら(C)ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマー、重合開始剤を加え、反応させることにより製造できる。
有機溶剤としては、(A)金属顔料に対して不活性であればよく、以下に限定されるものではないが、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ミネラルスピリット等の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、ソルベントナフサ等の芳香族炭化水素;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル類;エタノール、2−プロパノール、ブタノール等のアルコール類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;エチレングリコールモノエチルエーテル等のセロソルブ類が挙げられる。
反応速度の観点から0.1質量%以上が好ましく、また、分散性の観点から40質量%以下が好ましい。
なお、前記第2段階に炭素数10以下のラジカル重合性不飽和カルボン酸が含まれていてもよく、逆に炭素数10以下のラジカル重合性不飽和カルボン酸のみで樹脂を構成する場合は、第2段階は不要となる。
重合開始剤を添加する際の温度は、(C)ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマーの重合反応が生ずればよく、特に限定されるものではないが、60℃〜150℃が好ましい。また、反応効率を高めるために窒素、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気下で添加、反応することが好ましい。
有機溶剤としては、環境負荷や乾燥性の観点からエステル系の溶剤が好ましい。
特に酢酸プロピルを用いると、乾燥温度が低い場合でも残留溶剤量が少なく、密着性や臭気の観点から好ましい。
(A)金属顔料は、(B)樹脂と反応することにより粒子径が大きくなる。反応前後での平均粒子径の差は、本実施形態の樹脂付着金属顔料の下地に対する隠ぺい性の観点から2.5μm以下であることが好ましく、より好ましくは2.0μm以下である。
本実施形態の樹脂付着金属顔料は塗料やインキ用の顔料として用いることができる。
塗料やインキとしては、溶剤型、水性型のいずれも用いることができる。
溶剤型の塗料及びインキにおいて本実施形態の樹脂付着金属顔料を使用する場合、塗料用樹脂又はインキ用樹脂としては、従来メタリック塗料及びメタリックインキで用いられている塗料用又はインキ用樹脂を用いることができる。 当該塗料用又はインキ用樹脂としては、以下に限定されるものではないが、例えば、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、オイルフリーアルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、セルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
これらは一種のみを単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
希釈剤の組成は塗料用及びインキ用樹脂に対する溶解性、塗膜形成特性、塗装作業性等を考慮して適宜決定すればよい。
ただし、(A)金属顔料としてアルミニウム顔料を用いる場合は、水性塗料及びインキ中で水と反応する可能性がある。このような場合には、反応阻害剤を添加することが必要である。
ここで水性塗料用樹脂とは、水溶性樹脂又は水分散性樹脂であって、一種のみを単独で用いてもよく、二種以上の混合物であってもよい。その種類は目的、用途により適宜選択すればよく、特に限定されるものではないが、塗料用では、一般にはアクリル系、アクリル−メラミン系、ポリエステル系、ポリウレタン系等の水性塗料用樹脂が挙げられ、中でもアクリル−メラミン系が最も汎用的に使用されている。
本実施形態の樹脂付着金属顔料を含む塗料やインキを用いた塗装方法としては、公知の方法を適用することが可能である。
例えば、スプレー吹き付け法、フローコーティング法、ロールコート法、刷毛塗り法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、スクリーン印刷法、キャスティング法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法等が挙げられる。
また塗装後に、所望により好ましくは20〜500℃、より好ましくは40〜250℃での熱処理や、紫外線照射等を行うことも可能である。また、40〜250℃に熱した基材に対して塗料を塗布することも可能である。
本実施形態の樹脂付着金属顔料は、自動車用、一般家電用、携帯電話に代表される情報家電用の塗装、又は所定の印刷用途に用いることができる。
それぞれ鉄やマグネシウム合金などの金属、あるいはプラスチック等の、所定の材料よりなる基材を塗装し、印刷でき、高い意匠性を発揮できる。
〔物性の測定方法〕
<1.平均粒子径>
(株)島津製作所製;SALD−2200(レーザー回折粒度分布測定装置)を用いて、後述する実施例及び比較例により製造した樹脂付着金属顔料、及びアルミペースト(旭化成ケミカルズ株式会社製、GX−4100)の平均粒子径を測定した。
(A)成分100質量部に対する樹脂量は、(A)成分として用いたアルミペーストの不揮発分の質量(2000g×0.74)を100質量部としたときの、(C)アクリル酸とトリメチロールプロパントリメタクリレートの合計の質量(質量部)を算出した。
(C)成分中の炭素数10以下のラジカル重合性不飽和カルボン酸量は、〔アクリル酸/(アクリル酸+トリメチロールプロパントリメタクリレート)〕×100により算出した。
セロテープ(登録商標:ニチバン(株)製、巾18mm)を塗膜に密着させ、90度の角度で引っ張り、アルミニウム顔料粒子の剥離度合いを目視で観察した。
◎:剥離無し (5%未満)
○:ほぼ剥離無し (10%未満)
△:剥離が見られる (50%未満)
×:半分以上の剥離 (50%以上)
スガ試験機(株)製のヘイズメーターHZ−V3を用い、全光線透過率(Tt)により評価した。
値が小さい方が隠ぺい性が良好であると判断した。
光沢計(スガ試験機(株)製、デジタル変角光沢計UGV−5D)を用いて60度光沢(入射角、反射角とも60度)を測定する。本発明の金属顔料を用いた塗板の60度光沢の測定値をG’、樹脂を被覆していない金属顔料を用いて同様に作製した塗板の60度光沢の測定値をGとし、光沢保持率Rを下式によって求めた。
R=(G’/G)×100
光沢保持率Rの値に応じて、下記のように評価した。
数値が大きいほど良好であるとし、70以上であれば、実用上良好だと判断した。
◎(優):90以上
○(良):90未満〜80以上
△(可):80未満〜70以上
×(不可):70未満
20L反応槽に、市販のアルミペースト(旭化成ケミカルズ株式会社製、GX−4100「平均粒子径10μm、不揮発分74質量%」)2000g、ミネラルスピリット8300gを投入した。
そして、窒素ガスを導入しながら攪拌し、系内の温度を70℃に昇温した。
次いで、アクリル酸24.0gを添加し、30分間攪拌を続けた。
その後、トリメチロールプロパントリメタクリレート3.0g、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル3.0g、及びミネラルスピリット1200gからなる液を定量ポンプにより約10g/分の速度で添加し、終了後、系内の温度を70℃に保ちながら合計6時間攪拌した。
反応終了後、自然冷却し、スラリーを濾過し、樹脂付着アルミペーストを得た。
JIS−K−5910に従い、測定した前記樹脂付着アルミペーストの不揮発分は50質量%であった。
反応前後での平均粒子径、すなわち樹脂付着アルミペーストの平均粒子径と、前記市販のアルミペーストの平均粒子径の差は1.2μmであった。
得られた樹脂付着アルミペースト2gに対して、ポリウレタン樹脂(サンプレンIB−1700D(三洋化成工業製))10g、酢酸エチル4g、メチルエチルケトン4g、イソプロパノール4gを加えて、マグネチックスターラーで10分攪拌し、メタリックインキを得た。
得られたメタリックインキを、PETフィルムに対して乾燥膜厚3μmになるようにバーコーターで塗装した。
得られた塗膜を50℃の温度条件下で24時間保存後に評価したところ、前記密着性は良好○であり、隠ぺい性も良好(Tt15%)であった。
また、塗膜の光沢保持率は非常に良好(◎)であった。
実施例1で得られた樹脂鵜着アルミペースト10gに対して100gの酢酸プロピルを加えて10分攪拌した。
その後、ろ過を行うことにより、ミネラルスピリットを酢酸プロピル溶剤に置換したアルミペーストを得た。
JIS−K−5910に従い、測定した前記樹脂付着アルミペーストの不揮発分は50質量%であった。
得られた樹脂付着アルミペーストを用いて、〔実施例1〕と同様にしてメタリックインキを得た。
得られたメタリックインキを、PETフィルムに対して乾燥膜厚3μmになるようにバーコーターで塗装した。
得られた塗膜を50℃の温度条件下で24時間保存後に評価したところ、前記密着性は非常に良好◎で、隠ぺい性も良好(Tt15%)であった。
また、塗膜の光沢保持率は非常に良好(◎)であった。
アクリル酸、トリメチロールプロパントリメタクリレート、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリルの量を変更した。
その他の条件は実施例1と同様として樹脂付着アルミペーストを製造し、当該樹脂付着アルミペーストを用いてメタリックインキを製造した。
得られたメタリックインキを、PETフィルムに対して乾燥膜厚3μmになるようにバーコーターで塗装した。
得られた塗膜を50℃の温度条件下で24時間保存後に評価を行った。
評価結果を下記表1に示す。
なお、表1中、「MS」はミネラルスピリットを表す。
なお、表1中に、参考例として、樹脂による表面処理を行う前の段階のアルミペーストの物性を示す。
実施例1〜3の樹脂付着金属顔料は、優れた金属光沢、意匠性、及び密着性を有し、かつ処理前のアルミペーストと同等に高い隠ぺい性を得ることができた。
Claims (4)
- (A)金属顔料:100質量部と、
(B)樹脂:0.1〜2質量部と、
を、含有する樹脂付着金属顔料であって、
前記(B)樹脂は、
(C)ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマーを反応させたものであり、
(C)ラジカル重合性単量体及び/又はオリゴマーは、85質量%以上の炭素数10以下のラジカル重合性不飽和カルボン酸を含む、樹脂付着金属顔料。 - 前記(A)金属顔料が、アルミニウム顔料である、請求項1に記載の樹脂付着金属顔料。
- 請求項1又は2に記載の樹脂付着金属顔料を含有する塗料。
- 請求項1又は2に記載の樹脂付着金属顔料を含有するインキ。
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